金属3D打印在海事行业中的应用

1。简介：当备件在海洋中损坏

航运和离岸行业是世界上物流要求最高的行业之一。如果一艘货船在太平洋中部发生发动机故障，或者石油钻井平台的阀门有缺陷，那么每天的停机成本将达到数万欧元。等待在欧洲铸造并通过直升机或补给船运送的传统备件通常需要数周时间。

金属 3D 打印提供了解决方案：海运业越来越依赖按需制造和大型 WAAM 结构来大幅缩短供应链。

2。 WAAM：打印机中的船舶螺旋桨

粉末床工艺 (PBF) 对于小型阀门很有用，但船舶是由固体金属部件制成的。 WAAM（电弧增材制造）。

在此占据主导地位

• WAAMpeller：最著名的项目之一是“WAAMpeller”，这是一种由 RAMLAB 在荷兰印刷的青铜合金（铝青铜）船舶螺旋桨。
• 流程：带有焊枪的工业机器人用金属线（近净形状）分层建造螺旋桨。在传统砂型铸造中，很难实现没有误差的空心和流动优化型腔。然后在数控铣床上对螺旋桨进行铣削，以实现流体动力学上完美的表面光滑度。
• 优点：交货时间从几个月（模具生产、铸造、冷却）缩短到几天。

3。港口“按需”备件

大型港口城市（例如鹿特丹或新加坡）正在将自己打造成增材制造中心。

• 航运公司（如马士基）不会为数以万计的历史船型储备备件，而是将其备件存储在数字云中。
• 如果船舶到达新加坡时叶轮（泵轮）或法兰连接有缺陷，那里的服务中心会下载 CAD 文件。该组件在 24 小时内由不锈钢或铬镍铁合金打印而成，经过认证并直接安装在码头上。

4。直接在船上进行3D打印？

下一个合乎逻辑的步骤是将 3D 打印机直接带入大海。

• 挑战：船舶在波浪中横摇和纵摇。依赖完全水平、不动的粉末层的粉床打印机 (PBF) 在公海上会立即失效（粉末会像水一样晃动）。
• 解决方案：基于粉末或线材的 DED 工艺（激光沉积焊接）和金属 FDM 打印机（粘合金属挤出，其中金属粉末粘合在蜡条中）对运动的敏感度要低得多。
• 美国海军已在其军舰和航空母舰上安装第一台紧凑型金属 3D 打印机，以便在现场完全自给自足地生产维修工具和小型备件，而无需等待供应。

5。材料优势：抗腐蚀

海水具有极强的腐蚀性（点蚀、电偶腐蚀）。

• 传统的替代品常常会失败，因为特殊的高耐腐蚀合金（例如超级双相不锈钢、蒙乃尔合金或耐海水铝）很难以传统方式小批量获得。
• 在 3D 打印中，合金的选择非常灵活。 DED 系统还可以直接在现场用铬镍铁合金铠装（包层）焊接磨损的轴，并大大延长其在盐水中的使用寿命。

6。结论：仓储结束

对于海事和近海工业来说，3D 打印不一定会彻底改变组件的设计（船舶的重量通常是次要的），而是会改变物流。增材制造能够在需要的时间和地点准确生产关键零件，使其成为未来航运公司最重要的战略杠杆之一。